Сушка древесины
Известно, что в любом растущем дереве имеется влага, которая необходима для перемещения питательных веществ. При отмирании дерева влага способствует разложению древесины, т. е. гниению. Как показали исследования, наиболее интенсивно древесина гниет в диапазоне влажности от 22 до 90—130% (меньше — для более плотной древесины). Удаление влаги вызывает усадку древесины. Таким образом, читателю становится понятно, что для обеспечения качества изделий и их долговечности древесину необходимо сушить.
Сущность сушки заключается в обезвоживании древесины. Наиболее очевидный прием — удалять влагу из древесины путем ее нагревания, при котором происходит превращение воды в пар. Известно, что в парообразном состоянии объем влаги увеличивается в 1000 раз. При таком увеличении своего объема влага интенсивно выделяется из древесины.
Влажность древесины, подготовленной к производству изделий, должна быть существенно ниже предела, при котором начинается интенсивное гниение — 22%. При такой влажности древесина приобретает ряд ценных свойств — повышаются механические характеристики (предел прочности, модуль упругости и др.), улучшаются технологические свойства (прочность склеивания, гладкость поверхности при механической обработке и др.), уменьшаются теплопроводность и электропроводность. При понижении влажности происходит естественное уменьшение массы древесины, что имеет большое значение при ее транспортировке. Уменьшение влажности древесины существенно улучшает ее пропитываемость, а это необходимое условие при консервировании и модифицировании древесины. Обобщая сказанное, можно сделать вывод, что сушка — один из фундаментальных процессов на пути превращения древесины из природного сырья в промышленный материал для разнообразных изделий — от домов и мебели до лыж и спичек.
Сушка древесины известна давно. Она упоминается в написанной еще 2500 лет тому назад и дошедшей до наших дней истории римской архитектуры. Римляне для сушки помещали древесину в пещеры, где разводили огонь.
Сушка древесины имеет большое экономическое значение для народного хозяйства. Совершенно очевидно, что поскольку сухая древесина служит дольше, то изделий из нее и ремонтных работ нужно меньше.
В деревообработке различают массовую сушку вырабатываемых на лесопильном заводе пиломатериалов до транспортной влажности (22%) и технологическую сушку пиломатериалов или заготовок до эксплуатационной влажности, т. е. до влажности древесины, которая назначена в изделиях, кассовая сушка пиломатериалов проводится естественным образом, на открытом воздухе (атмосферная сушка), или в специальных сушильных камерах, или при комбинировании этих двух способов. Сушка древесины до эксплуатационной влажности проводится, как правило, в сушильных камерах. Но и здесь возможны варианты. Иногда сначала проводят атмосферную сушку, а затем уже досушивают древесину до эксплуатационной влажности.
Древесина до сушки имеет неодинаковую влажность. Если древесину доставляют на завод сплавом, то влажность выше, если автотранспортом или железной дорогой— ниже. Влажность древесины в периферийной зоне выше, чем в центре: 100—140% и 35—40% соответственно. С увеличением возраста дерева влажность древесины падает. Как правило, у более плотной древесины влажность ниже. Усредненно можно считать, что у хвойных пород влажность древесины, поступающей на завод, равна 90%, мягких лиственных — 80 и твердых лиственных — 65%.
Читателю уже известно, что в процессе сушки после обезвоживания полостей клеток (удаления свободной влаги) начинается удаление влаги из стенок клеток (связанной влаги). При этом происходит уменьшение расстояния между элементами клеток и начинается усушка древесины. Ее начало совпадает с началом удаления связанной влаги, т. е. усушка начинается тогда, когда влажность древесины становится ниже 30%.
Усушка древесины меньше всего вдоль волокон (0,1%), по радиусу ствола (в радиальном направлении) она больше в 50—60 раз, а в тангентальном — в 80 — 100 раз. Это крайне неприятное свойство древесины, приводящее к сложностям при ее сушке и эксплуатации. Оно является основной причиной коробления, досок, заготовок, деталей, деформации отдельных элементов (отверстий, проушин, шипов). Усушка вызывает ослабление шиповых соединений: если древесину недосушивают, то она досыхает в изделии, размеры ее меняются и клеевое соединение разрушается. Часто это явление можно наблюдать в стульях, когда рассыхаются шиповые соединения царги и задней или передней ножки.
Второе из главных последствий, усушки — растрескивание, возникающее и в торцах досок (заготовок), и по пластям, и внутри досок. Избавиться от коробления и растрескивания можно только при правильном ведении процесса сушки. Здесь все имеет значение — и правильность укладки штабеля, и исправность камеры, и точность соблюдения режима сушки и т. п.